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Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 F

Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 2 sur 35 DECLENCHEMENT Te c hniq ue Avril 2011 Cahier Technique N°6 Généralités sur les Réseaux Electriques Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 3 sur 35 AVANT PROPOS ........................................................................................................................................4 DESCRIPTION D’UN RESEAU ELECTRIQUE ..............................................................................................4 PRESENTATION .............................................................................................................................................. 4 DESCRIPTION ................................................................................................................................................ 6 TRANSPORT D'ENERGIE EN COURANT ALTERNATIF ET EN COURANT CONTINU ................................................................... 10 COMPOSANTES SYMETRIQUES ............................................................................................................. 12 PRESENTATION ............................................................................................................................................ 12 EQUATIONS MATHEMATIQUES ........................................................................................................................... 13 EXEMPLE DE DECOMPOSITION DE 3 TENSIONS EN COMPOSANTES SYMETRIQUES ............................................................. 14 LES NOMBRES COMPLEXES .................................................................................................................. 16 OPERATIONS SUR LES NOMBRES COMPLEXES ......................................................................................................... 17 LES NOMBRES COMPLEXES DANS LES CALCULS ELECTRIQUES ...................................................................................... 21 SIMPLIFICATION DE CALCUL ............................................................................................................................. 22 ALTERNATEURS ET TRANSFORMATEURS ............................................................................................. 23 ALTERNATEURS ............................................................................................................................................ 23 TRANSFORMATEURS ....................................................................................................................................... 25 LIGNES AERIENNES ET CABLES HT ...................................................................................................... 29 VALEURS D'IMPEDANCES A MEMORISER ................................................................................................................ 30 CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT .................................................................................................... 31 METHODOLOGIE DE CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT............................................................................................ 32 DEFAUTS ISOLES DE LA TERRE ET AVEC POINT COMMUN A LA TERRE ............................................................................. 33 COMPARAISON DES COURANTS DE DEFAUTS TRIPHASE – BIPHASE – MONOPHASE ............................................................. 35 CONCLUSION ............................................................................................................................................... 36 Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 4 sur 35 Avant propos Les réseaux électriques font l’objet d’incidents de causes diverses qui risquent, s’ils ne sont pas éliminés rapidement, d’être préjudiciables aux personnes et au matériel. Le rôle des protections sera de limiter les conséquences du défaut. Il faut donc connaitre l’ordre de grandeur des courants de défaut pour pouvoir définir l’environnement des protections : La protection étant un maillon de la chaine composée des capteurs (Tc, Tp), du relais de protection et du disjoncteur. DESCRIPTION D’UN RESEAU ELECTRIQUE Le choix du niveau de tension d’un réseau électrique se fait en fonction de : tensions normalisées du pays puissance transitée (ordre de grandeur max = 2 MW/kV) distance de transit (ordre de grandeur max = 1 kV/km) La modification du niveau de tension se fait par autotransformateurs de fortes puissances (1 ou 3 en THT/HT) par transformateurs (en HT/HTB puis HTB/HTA puis HTA/BT) cas particuliers des « clients nationaux » Présentation CENTRALES DE PRODUCTION : Il s’agit des centrales Nucléaire, Thermique, Hydroélectrique avec groupes réversibles ou non, Turbine à gaz, Cycle combiné, Maré-motrice, Diesel, Eolienne, Solaire. Les générateurs sont du type synchrone (Sn > 2 MVA) ou asynchrone (Sn < 5 MVA) ou courant continu puis ondulé (Sn < 1 MVA) Les tensions sont triphasées et vont de 5 à 25 kV. Cen trale de produ ction Cen trale de produ ction Cen trale de produ ction In tercon n exion 400 kV (THT) Poste THT/ THT 400/ 220 kV Tran sport THT 220 kV Répartition HT 60 kV Distribu tion MT 20 kV Utilisation BT 0.4 kV Poste Sou rce 60/ 20 kV Cen trale de produ ction Cen trale de produ ction Cen trale de produ ction In tercon n exion 400 kV (THT) Poste THT/ THT 400/ 220 kV Tran sport THT 220 kV Répartition HT 60 kV Distribu tion MT 20 kV Utilisation BT 0.4 kV Poste Sou rce 60/ 20 kV Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 5 sur 35 RESEAUX D’INTERCONNEXION A TRES HAUTE TENSION: Les tensions triphasées sont comprises entre 220 et 800 kV, en France 400 kV (THT). RESEAUX DE TRANSPORT A TRES HAUTE TENSION: Les tensions triphasées sont comprises entre 132 et 400 kV, en France 150 & 225 kV (THT). RESEAUX DE REPARTITION A HAUTE TENSION: Les tensions triphasées de 45 à 220 kV, en France 63 & 90 kV dit « HT » (HTB). RESEAUX DE DISTRIBUTION ET UTILISATION A « MOYENNE TENSION »: Les tensions triphasées sont comprises entre 1 et 33 kV, en France 20 kV (HTA). Nota : En France, les postes de transformation HTB/HTA s’appellent « postes source » RESEAUX DE DISTRIBUTION ET UTILISATION A BASSE TENSION: Les tensions sont comprises entre 120 V et 500 V, en France 230 V (monophasé) & 400 V (triphasé). Les réseaux BT sont à distribution radiale (le plus fréquent) boucle ouverte à 2 postes source (améliorant la continuité de service) boucle fermée ou maillé à plusieurs postes source (dans les grandes agglomérations, peu de répercussions pour l’abonné en cas de défauts alimentation HTA ou poste source HTA/BT). RESEAUX DIT « INDUSTRIELS »: Les tensions d’alimentation dépendant de l’importance du site de 220 kV à 20 kV (en France). Pour les plus importants, ces sites sont raccordés au réseau par un ou plusieurs transformateurs de forte puissance, comportent des liaisons internes importantes (câbles et lignes aériennes) à configuration variable, comportent des transformateurs HTA/BT, disposent de groupes de secours et alimentent généralement de nombreux moteurs soit en MT, soit en BT. Pour une bonne exploitation, ils peuvent disposer de bancs de condensateurs pour relever le cos Ces réseaux sont donc très stratégiques pour les industriels et compte tenu des nombreuses possibilités de problèmes qui peuvent y survenir ces réseaux doivent être tout particulièrement protégés. Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 6 sur 35 Description Centrales de production Une centrale de production est composée de 1 ou plusieurs générateurs, 1 ou plusieurs transformateurs de puissance élévateurs et d’un certain nombre de fonctions auxiliaires (soutirage, excitation si génératrice synchrone, démarrage etc…). Les centrales Nucléaire, Thermique, Turbine à gaz, Cycle combiné, utilisent des groupes synchrones à pôles lisses (vitesse de rotation rapide). Les centrales Hydroélectrique & Maré-motrice, avec groupes réversibles ou non, de fortes puissances, utilisent généralement des groupes synchrones à pôles saillants (vitesse de rotation lente). Nota : Un groupe réversible est un groupe utilisé aux heures de forte demande de puissance en générateur, et utilisé aux heures de faible demande de puissance (et puissance disponible sur le réseau importante) en moteur – pompe de manière à reconstituer la réserve d’eau. Les centrales Hydroélectriques de faibles puissances, utilisent généralement des groupes asynchrones. Les centrales Eoliennes (de faibles puissances, Sn < 1 MVA), utilisent soit des groupes asynchrones, soit des groupes courant continu débitant sur un onduleur. Les centrales Solaires, sont de type à courant continu. Elles débitent sur un onduleur qui transforme le signal continu en signal alternatif. Les centrales Diesel sont d’une utilisation locale, non couplée au réseau pour des problèmes de coût d’exploitation, et servent en dépannage du réseau , utilisent soit des groupes synchrones à pôles saillants (Diesel lent de forte puissance : 2 MVA < Sn < 20 MVA), soit des groupes asynchrones. En ce qui concerne les caractéristiques des alternateurs, pour le courant de court-circuit fourni, il est nécessaire de tenir compte des régimes transitoires : Le courant de court-circuit est la somme d’un courant apériodique et d’un courant sinusoïdal amorti qui font intervenir les réactances subtransitoire (X’’d), transitoire (X’d), synchrones (Xd), les constantes de temps subtransitoire (T’’d), transitoire (T’d), apériodique (Ta) des générateurs. Au xiliaires Diésel Tran sform ateu r de sou tirage Tran sform ateu r au xiliaire Tran sform ateu r d’excitation Altern ateu r Au tres gén érateu rs Evacu ation Tran sform ateu r élévateu r Tran sform ateu r de dém arrage Réseau Au xiliaires Diésel Tran sform ateu r de sou tirage Tran sform ateu r au xiliaire Tran sform ateu r d’excitation Altern ateu r Au tres gén érateu rs Evacu ation Tran sform ateu r élévateu r Tran sform ateu r élévateu r Tran sform ateu r de dém arrage Réseau Les Cahiers Techniques de MICROENER Cahier N°6 Sce Technique : 01 48 15 09 03 Fax : 01 43 05 08 24 GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES Rev. A Page 7 sur 35 Les transformateurs élévateurs de puissance, équipant les centrales de production sont à couplage triangle – étoile : triangle côté générateur, étoile avec mise à la terre du neutre côté réseau de manière à obtenir une « barrière homopolaire » entre les 2 côtés (défaut à la terre d’un côté n’affectant pas l’autre côté). Réseaux d'interconnexion à très haute tension Ce réseau est destiné à interconnecter, en vue d’assurer la stabilité du réseau. L’interconnexion se fait au travers de « Postes » qui comportent: éventuellement les sorties de Centrales de Production (si proximité) les lignes dites « Départs » les transformateurs ou autotransformateurs pour l’alimentation du réseau de transport à THT (en France 400/230 kV) différents auxiliaires du poste In tercon nexion 400 kV L1 L2 J B1A J B2A J BTA J B1B J B2B J BTB Tran sport 220 kV uploads/Ingenierie_Lourd/ ct-6-generalites-sur-les-reseaux-electrique-doc-ct-6-generalites-sur-les-reseaux-electrique.pdf